聚合物基自修复材料研究进展

聚合物基自修复材料是以聚合物为基体的,在受外界作用后能做出自我诊断,并对裂纹或损伤能进行一定程度修复的复合材料。本文介绍了聚合物基自修复复合材料的体系构成及分类,介绍各类修复体系的研究进展并分析比较其优劣,从中指出现有研究的不足及发展趋势。     

自修复涂层材料研究进展

综述了自修复涂层材料研究进展。重点介绍了几种外援型自修复涂层包括微/纳米胶囊填充型自修复涂层、微/纳米容器填充型自修复涂层以及形状记忆纤维丝/聚合物自修复涂层;同时介绍了几种本征型自修复涂层,包括紫外光引发自修复涂层、热可逆交联自修复涂层以及层层组装自修复聚合物膜涂层。对其自修复机理、涂层的制备、性能及研究进展进行了阐述;最后对自修复涂层的前景进行了展望。     

基于可逆共价键的自修复聚合物材料研究进展

自修复聚合物材料是一种具有自修复能力的聚合物智能材料,近年来已成为国内外的研究热点。在聚合物基体中引入可逆共价键,在外界条件刺激下,聚合物可快速、高效自修复,这有助于延长聚合物材料的使用寿命。能形成可逆共价键的反应主要包括可逆开环加成反应、交换反应和稳定自由基重组反应等。文中以不同类型的可逆反应为线索,从可逆共价键的类型、修复条件、修复效率等方面综述了近年来基于可逆共价键的自修复聚合物材料的研究进展,比较了不同可逆共价键形成聚合物的优缺点,并展望了其未来的发展方向。     

热塑性高分子材料增韧机理研究进展

热塑性高分子材料的增韧对拓宽脆性树脂的应用起着至关重要的作用。有关热塑性高分子材料增韧改性的研究已有大量报道,学者对增韧效果的影响因素进行了研究,并针对某一种增韧剂在特定树脂中的增韧机理进行探讨,但未见系统性阐述热塑性高分子材料增韧机理的相关报道。热塑性高分子材料增韧机理的研究对实际改性过程中增韧剂种类的选择、添加量的控制、增韧效果的提高等具有理论指导意义。介绍了受控液体银纹化、弹性体增韧、刚性粒子增韧和协同增韧等多种增韧机理,对比了各机理之间的异同,指明了增韧机理的研究方向。     

层状硅酸盐润滑材料对铁基摩擦副的自修复效应

采用机械球磨法制备了一种层状硅酸盐润滑材料,利用往复摩擦磨损试验机评价了其作为润滑油添加剂对45钢摩擦副的自修复效应,借助扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）及纳米硬度仪（Nano-hardness indenter）对自修复层进行了表征,探讨了其减摩抗磨及自修复机理。结果表明,层状硅酸盐微粉作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨及自修复性能,尤其在50N、1.0m/s时,其摩擦因数及质量磨损率分别较基础油降低约49.6%和83.8%。添加剂与摩擦表面发生了复杂的理化作用,诱发形成了较为连续的＂多孔＂氧化膜自修复层,厚度约为1.08μm;表面较为光滑平整,主要由Fe、C、O及微量的Mg、Si等元素构成,具有较高的硬度,有效地降低了摩擦磨损。     

微胶囊埋植型自修复涂层研究进展

微胶囊埋植型自修复涂层是自修复复合材料的研究热点之一,它是模拟生物体损伤自愈合的原理,实现对涂层微裂纹、划痕等缺陷的自我修复,可有效提升涂层的耐蚀性能和使用寿命。从修复机理进行分类,微胶囊埋植型自修复涂层可分为腐蚀抑制型和反应修复型。腐蚀抑制型是通过微胶囊释放缓蚀剂延缓基体的腐蚀进程,反应修复型则是通过微胶囊释放的修复剂实现对涂层损坏处的修补。系统地回顾了微胶囊埋植型自修复涂层的典型研究成果和近期动态,详细阐述了自修复涂层的设计和修复机制,着重对不同涂层修复体系的优缺点和适用范围进行了讨论。最后,根据微胶囊埋植型自修复涂层的研究现状,提出了该领域存在的缺陷以及未来的发展方向。     

自修复型超疏水材料研究进展

超疏水材料是指水在其表面的接触角大于150°、滚动角小于10°的材料。超疏水材料之所以表现出超强的疏水性能,一方面是由于低表面自由能物质的存在,使得水滴难以在材料表面铺展;另一方面是由于丰富的微-纳多级结构使空气在固液两相之间形成"气垫层",进一步减小固液接触面。上述两个要素共同作用,可赋予超疏水材料自清洁、表面防污、防腐蚀、防覆冰、减阻等功能。此外,还可以制备具有抗黏附、油水分离、集水功能的超疏水材料,这些吸引了人们的广泛关注。然而,超疏水材料在实际应用中不可避免地受到诸如化学腐蚀、刮擦磨损等外界环境的影响,容易造成低表面能组分的缺失或微-纳多级结构的破坏,导致超疏水性能丧失。针对这一问题,科学家们提出构筑具备长效耐久性的超疏水材料,主要有两种方法:(1)设计具有高耐磨性的超疏水材料,尽可能减小摩擦磨损对表面组分或结构的破坏;(2)构筑具备自修复性能的超疏水材料,及时修复摩擦磨损对表面组分或结构造成的破坏,从而恢复材料的超疏水性能。由于方法一需要引入高耐磨物质,在材料的选择方面有一定的局限性,而方法二的普适性更强,因此成为了现阶段研究的热点。目前,自修复型超疏水材料的构筑主要有两种途径。一种途径是构建自动补足低表面能组分的超疏水体系。对于单纯疏水组分的缺失,只需及时补充表面的低表面能组分,利用其自发向材料表面迁移重排的特性,即可实现超疏水性的修复,如在材料本体中接枝含氟链段,以材料的孔隙或微胶囊作为低表面能物质的贮存位点等。另一种途径是构筑能重建多级微-纳结构的超疏水体系。如果材料受到严重破坏,化学组分与表面粗糙结构同时受损,则可通过材料的结构设计同时实现缺失组分的补充和形貌结构的重建,例如,在材料中引入疏水化粒子、构建一体化涂层、设计表层剥离型材料、利用形状记忆高分子的"记忆效应"等方法。本文归纳了自修复型超疏水材料近年来的研究成果,对各类自修复型超疏水体系的设计思路、超疏水效果以及修复机理等进行了介绍,阐述了该领域当前的挑战和未来的发展前景,以期为制备应用广泛的长效型超疏水材料提供参考。     

基于Diels-Alder反应的自修复环氧树脂的制备和修复行为

先使环氧氯丙烷与糠胺反应合成含有呋喃环的双环氧基糠基缩水甘油胺(DGFA),再与双马来酰亚胺发生Diels-Alder(DA)反应制备出热可逆自修复环氧树脂EP-DA。用FT-IR表征了EP-DA的化学结构和热可逆性。模拟了实际使用过程中环氧树脂受到冲击破环而内部产生裂纹、进行热处理使裂纹愈合实现了材料的自修复过程。根据宏观定性观察和弯曲载荷恢复的定量测量,证实了这种环氧树脂具有良好的自修复性能且可实现多次破坏的自修复。这种环氧树脂具有优异的再加工性能,可实现废旧环氧树脂的回收再利用。     

自修复弹性体的研究进展EI北大核心CSCD

高分子弹性体应用于工程领域中,由于其长期受到静态或动态拉伸、挤压、剪切、扭转等机械作用,使得弹性体内部容易产生微裂纹,这些裂纹不断增长和扩大后,将导致弹性体失效甚至完全破坏。采用自修复技术是减少弹性体等高分子材料早期破坏,提高弹性体寿命的有效方法。近年来,高分子材料的自修复研究由复合材料延伸到弹性体,文中主要综述了基于超分子的自修复弹性体、基于微胶囊的自修复弹性体及其它自修复弹性体的结构、性能、自修复机理和修复效率等。     

沥青胶结料自愈合研究进展

沥青自愈合是提高沥青路面使用寿命的有效手段之一,文章综合分析了近年来国内外沥青胶结料自愈合机理、实验方法、评价指标和自愈合技术等方面的研究,并指出现有机理模型难以解释温度、间歇时间和老化对沥青胶结料自愈合行为的影响,缺少科学有效的自愈合行为评价方法与指标,使得自愈合技术难以在工程中推广应用。建议综合现有自愈合机理宏微观模型理论,建立多尺度模型解释沥青胶结料的自愈合行为,提出具有普适性的实验方法和评价沥青胶结料自愈合行为的指标,并指出开发新型沥青自愈合增强剂是未来研究的热点。     

聚合物基复合材料自修复的研究进展

复合材料的自修复功能已成为智能材料研究的重点之一。自修复主要包括外援型自修复和本征型自修复,外援型自修复种类主要包括微胶囊型、中空纤维型以及微脉管型自修复;本征型自修复主要包括可逆共价键和可逆非共价键自修复。系统地阐述了这几种典型自修复方法的研究进展及其优势和不足,展望了自修复复合材料的发展及应用前景。     

聚合物基自修复复合材料的研究进展

主要介绍了微胶囊、液芯纤维等不同类型的聚合物基自修复复合材料的制备方法及自修复的基本原理,总结了微胶囊、液芯纤维在聚合物基自修复复合材料中的应用及研究进展,探讨了目前聚合物基自修复复合材料研究中存在的一些难点,最后就自修复材料的发展趋势提出了几点建议.     

热可逆自修复聚合物研究进展

自修复聚合物是一类可利用自身结构内部的可逆反应或者大分子扩散来完成对微裂纹自修复的物质。在众多的自修复方式中，热刺激是最快捷和应用最多、最广的方式。针对目前火药的加工条件，结合近年来自修复聚合物的研究状况，对60 ℃以下通过热刺激响应实现自修复，且具有一定力学强度的聚合物黏结剂材料进行综述。自修复聚合物主要分为动态共价键自修复和基于非共价键的超分子自修复，分别对其自修复机理、制备方法和目前的研究进展进行了阐述，为其在含能材料中的应用提供参考。     

混凝土损伤自修复技术的研究与进展

混凝土自修复技术在土木工程领域中发挥着重要作用。该技术能使混凝土表面裂缝有效愈合,改善内部结构,提高服役期间的力学性能和耐久性。本文系统介绍了目前国内外关于混凝土损伤自修复领域的研究成果及应用情况;对混凝土自修复技术的原理进行了分类总结;对基于化学原理、物理学原理以及生物学原理的自修复技术进行了阐述和对比,分析了当前混凝土自愈合效果的评价方法,并给出了各自的适用范围;指出了混凝土自修复研究存在的问题,展望了其发展趋势和前景。     

海藻酸钙/环氧微胶囊在水泥基材料中的自修复作用

采用锐孔-凝固浴法制备海藻酸钙/环氧树脂复合微胶囊,将其应用于水泥基自修复材料。表征了微胶囊的微结构、力学强度和吸水溶胀等性能,并通过X射线计算机断层扫描技术和SEM/EDS分析微胶囊在水泥基材料中的修复作用机制。结果表明:制备的海藻酸钙微胶囊为三维网络支架结构;在粒径为0.7~2 mm,粒径尺寸不影响微胶囊的强度;海藻酸钙含量决定微胶囊的强度、吸水率和溶胀率。海藻酸钙/环氧微胶囊的裂缝修复机制为:基体产生裂缝,微胶囊发生破裂释放环氧树脂,粘结裂缝;裂缝中有水渗入时,微胶囊吸水溶胀,堵塞裂缝,进而促进周围水泥颗粒的继续水化,修复裂缝。     

沥青材料自修复能力研究进展

总结了国内外沥青材料自修复的研究现状及进展,从自修复机理、自修复能力影响因素及评价方法等方面来介绍沥青材料自修复能力的概况,并指出了国内外现有研究存在的主要问题;随后,概述了提高沥青材料自修复能力的方法:电磁感应加热法、微波加热法、微胶囊法、光催化修复法等先进技术,并指出各种方法的缺陷;最后,根据国内外现有研究,提出了下阶段研究的重点应为:根据自修复机理及影响因素,进行基质沥青选择及沥青混合料的组成优化设计,为真正实现自修复沥青路面提供理论基础.     

吸附材料再生机理研究进展

随着吸附材料日趋广泛的应用,其后处理成为重要议题。再生是处理吸附材料的有效途径,具有节约资源、减少环境污染等现实意义。再生机理作为再生技术的重要内容,已得到关注。阐述了热再生、生物再生、电化学再生、微波加热再生、超临界流体再生、超声波再生、光催化再生和等离子体再生等几种再生方法机理,总结了研究人员对各再生方法机理的不同认识,指出了各再生技术的优缺点。最后,从机理角度展望了未来再生研究的方向。